[发明专利]铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铁卟啉‑片状钨酸铋二维复合材料及其制备方法，该铁卟啉‑片状钨酸铋二维复合材料包括铁卟啉和片状钨酸铋，铁卟啉固定在片状钨酸铋表面。其制备方法包括：制备硝酸铋和钨酸钠的混合溶液；制备前驱体混合溶液；将前驱体混合溶液进行水热反应。本发明铁卟啉‑片状钨酸铋二维复合材料具有分散性好、稳定性强、易于回收重复利用、光催化性能优异、环境友好等优点，且该二维复合材料可以在不添加H₂O₂的条件下高效降解环境中的污染物(如抗生素)，不仅具有很好的光催化降解效果，而且能够显著地减少处理成本，在光催化领域有着很好的应用前景和应用范围，其制备方法具有反应条件温和、工艺流程简单、环保的优点。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种仿生物质/半导体复合光催化材料及其制备方法，具体涉及一种铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，酶具有高催化活性，在环境领域已被应用数十年。然而，酶的实际应用受到低操作稳定性、严苛的环境条件和昂贵的制备过程的限制。为了满足科学发展的需要，人工酶的设计和推广得到了迅速的发展。铁卟啉(Hemin)是一种备受欢迎的仿生材料，在人造酶制备方面具备很好的应用前景，如石墨-Hemin复合材料。目前，由于其独特的光化学行为，尤其是高导电性，Hemin作为催化剂已被广泛研究。Hemin的催化性能在很大程度上受中心铁和结合材料之间的电子转移的影响。在催化过程中，Hemin在电子传递过程中起着重要的作用。此外，Hemin还可用于转移溶液中的氧分子。然而，溶液中的单分子Hemin很容易聚集成不活跃的二聚体，这对催化性能有负面影响。因此，选择合适的载体固定活性单分子Hemin是一种有效保持催化活性的方法。

近年来，有许多方法用于保持Hemin的催化活性。例如，用石墨烯作为载体固定Hemin，合成一种高度仿生氧化催化剂，对H₂O₂参与的焦棓酸氧化反应具有高催化活性；或引入了多壁碳纳米管(MWCNTs)，结合H₂O₂，增强Hemin对亚甲基蓝的催化降解；或通过轴向配合将g-C₃N₄与hemin结合，不仅维持Hemin的稳定性，同时也提高g-C₃N₄的光催化性能，在H₂O₂存在下，高效降解对氯苯酚。而且在此之前，本申请发明人曾用三维钨酸铋固定Hemin，添加少量H₂O₂可诱导高效光催化反应发生。然而，这些有效的催化过程仍然需要额外添加H₂O₂，在实际应用中将增加大量的成本费用。因此，如何解决铁卟啉仿生催化材料在实际应用中存在的上述问题，是现阶段研究过程中所面临的技术难题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种分散性好、稳定性强、易于回收重复利用、光催化性能优异、环境友好的铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料，还提供了一种反应条件温和、工艺流程简单、环保的铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料，所述铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料包括铁卟啉和片状钨酸铋，所述铁卟啉固定在片状钨酸铋表面。

上述的铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料，进一步改进的，所述铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料中铁卟啉和片状钨酸铋的质量比为0.1％～5.0％。

上述的铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料，进一步改进的，所述铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料中铁卟啉和片状钨酸铋的质量比为0.5％～5.0％。

上述的铁卟啉-片状钨酸铋二维复合材料，进一步改进的，所述片状钨酸铋的尺寸为150nm×250nm～100nm×350nm；所述片状钨酸铋的厚度为5nm～8nm。